[发明专利]一种基于液态金属的绝缘导热纳米材料及其制备和应用

说明书

本发明提出一种基于液态金属的绝缘导热纳米材料，是分散有液态金属纳米颗粒的硅材料，所述绝缘导热纳米材料中液态金属的体积分数为0.1～90％，所述绝缘导热纳米材料的体积电阻率≥10⁹Ω·m。本发明还提出所述绝缘导热纳米材料的制备和应用。本发明提出的液态金属绝缘导热纳米材料，相比现有的液态金属绝缘导热胶，功能和性质进一步得以拓展，大大降低了液态金属界面材料与不同基底材料特别是铝质材料的腐蚀性，同时也保持着液态金属界面材料的高导热性。

技术领域

本发明属于导热材料领域，具体涉及一种含有液态金属的导热材料及其制备和应用。

背景技术

随着电子芯片、电车汽车等设备的高度集成，设备功率密度越来越大，在极小的空间中过高的功率密度极易导致设备局部温度过高。高温会导致设备运行速度减慢、器件工作中途出故障、人体烫伤以及其它很多性能方面的问题。因此，针对这类产品，在架构紧凑、操作狭窄的空间内，有效地带走高密度功率所产生的热量，已经成为设计中至关重要的挑战之一。

众所周知，电子元件与散热设备之间存在一层空气缝隙，由于空气导热性差，由电子器件产生的热量无法及时导出，极易发生过热从而造成设备故障。此外，这一类空气间隙的存在，也增大了计算机芯片与芯片散热器之间的界面热阻。为了降低这一界面热阻，同时避免电子电路短路，主要采用以有机硅胶为基体的导热胶作为界面材料，其导热填料大多采用碳化硅、氧化铝、氧化锌、二氧化硅等无机非金属材料，其导热能力有限，部分填料在空气中易吸潮、变质，且价格昂贵。为了提高其导热能力，金、银、铜、铝、镁等金属固体颗粒作为填充料的产品也逐一面世。然而，这一类金属颗粒密度大、极易沉积，容易造成导热胶绝缘性下降。

一般来说，随着导热填料填充比例的增加，导热填料之间的接触会变得频繁，从而形成很多良好的导热通路，反应到复合导热材料的性能上，就是其热导率是会增加的。但并不能靠无限制的增加导热填料来提高复合材料的热导率，一般的导热填料都是固体粉末，在填充比例达到一定值时，制备的复合材料容易干结，对于填充物是金属粉末的复合材料，其绝缘性也大大降低。

针对这种现状，专利201310067302.6提出了一种基于液态金属的绝缘导热胶。这种基于液态金属的绝缘热界面材料，具有熔点低、热导率高以及流动性好等优点，特别是其导热率更是远高出常规热界面材料如硅油或其添加有高导热纳米颗粒材料约1个量级，是一种比较理想的热界面材料。但需要指出的是，通过加热、搅拌、氧化制备的液态金属绝缘导热胶材料非常不稳定，存放一段时间后有渗油现象发生；涂抹于散热物体表面，当涂抹层厚度变薄时，液态金属很容易析出。这些问题直接制约着液态金属型热界面材料的进一步开发和应用，解决这种绝缘热界面材料的稳定性问题就尤为紧急和必要。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于：本发明通过扎实的技术支持构建高稳定性绝缘液态金属导热纳米材料，这种材料既保证了液态金属型热界面材料高的热导率和绝缘特性，同时具备优良的稳定性，解决了渗油问题和金属析出带来的漏电风险，有极好的应用前景。

本发明的另一目的是提出所述绝缘液态金属导热纳米材料的制备方法。

本发明的第三个目的是提出所述绝缘液态金属导热纳米材料的应用。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种基于液态金属的绝缘导热纳米材料，是分散有液态金属纳米颗粒的硅材料，所述绝缘导热纳米材料中液态金属的体积分数为0.1～90％，所述绝缘导热纳米材料的体积电阻率≥10⁹Ω·m；

所述硅材料为导热硅油、硅脂、无机硅胶、有机硅橡胶中的一种或多种，所述液态金属为镓、镓铟、镓铟锡、镓铟锡锌、铋铟锡、铋铟锡锌合金中的一种。